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香蕉(Musa spp.)是大型的多年生草本果树,为热带亚热带发展中国家4亿多人提供了基本的食物来源。由于香蕉主要栽培品种多为三倍体,为营养性结实,所以其种质资源无法通过低温库进行种子保存。田间保存需要占用大片土地和消耗大量的人力物力,且易受到病虫害的侵袭。试管苗保存需要经常继代,易污染和发生体细胞变异。所以超低温保存是目前长期而稳定保存其种质的较好方法。本研究以香蕉离体茎尖为保存材料,对小滴玻璃化法超低温保存的影响因素进行了研究,并比较了小滴玻璃化法和玻璃化法超低温保存的效果,初步建立了适于香蕉种质超低温保存的技术方法,并对超低温保存后的再生植株进行了遗传稳定性的鉴定。主要研究结果如下:
1.通过对茎尖叶原基数目、预培养、装载时间、PVS2处理时间、PVS种类等几个影响超低温保存的因素进行单因子试验,确定了每个因素的最佳处理,从而建立了小滴玻璃化法超低温保存的优化体系:选择在含60g/L蔗糖的生根培养基上继代1~2个月的粗壮试管苗,剥取含有1~2片叶原基的茎尖,在室温下用MS+2mol/L甘油+0.4mol/L蔗糖溶液黑暗装载一段时间(30min~4h),,再在0℃下PVS2处理40~50min,接着将茎尖转移至铝箔上的PVS2小滴上,迅速装入盛满液氮的冷冻管中,然后投入液氮中保存。保存1h后,将铝箔取出投入MS+1.2mol/L蔗糖卸载液中快速解冻,几秒钟后将化冻的茎尖转入新的卸载液中洗涤15min,然后转入MS+0.3mol/L蔗糖的半固体培养基上暗培养2d,再转到MS+0.5mg/L BA的恢复培养基上暗培养1周,之后转到光下培养。
2.采用小滴玻璃化法和玻璃化法两种方法保存5个香蕉品种(碧盛、巴西、东大、海贡、抗枯1号)。试验结果表明:5个品种用小滴玻璃化法保存后再生率都高于玻璃化法,平均高25.7%。其中碧盛、东大两个品种用两种方法保存后的结果差异显著。所以,小滴玻璃化法更适用于香蕉超低温保存。
3.用优化的超低温保存体系保存了属于6个基因组型的14个香蕉品种,每种基因组型的平均再生率为:ABB49.5%,AAA49.1%,AAAB37.7%,AA38.3%,ABBB51.9%,AAB48.2%。结果表明,各基因组型的冻后再生率没有显著差异,不同B基因组数目的品种间再生率也没有显著差异。
4.从形态学、分子生物学(SSR)两个方面对保存后的香蕉再生植株进行了遗传稳定性检测。结果表明:在形态上,再生植株的叶片大小、叶片颜色、叶片形状以及增殖与生根都和保存前植株没有显著差异;分别用21对和19对SSR引物对碧盛,巴西两个品种的超低温保存前后植株的基因组DNA进行扩增,扩增产物的电泳图谱没有差异。由此可以基本确认超低温保存未改变香蕉试材的遗传稳定性。